Пособие по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации (к снип 2.04.02-84 и снип 2.04.03-85)


Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный институт

Союзводоканалпроект Госстроя СССР

ПОСОБИЕ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТОЛЩИН СТЕНОК СТАЛЬНЫХ ТРУБ,

ВЫБОРУ МАРОК, ГРУПП И КАТЕГОРИЙ СТАЛЕЙ ДЛЯ НАРУЖНЫХ

СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ

(к СНиП 2.04.02-84 и СНиП 2.04.03-85)

РЕКОМЕНДОВАНО к изданию решением технического совета Союзводоканалпроекта Госстроя СССР.

РАЗРАБОТАНО Союзводоканалпроектом (инж. Л.П. Хлюпин) и ВНИИ ВОДГЕО (канд. техн. наук В.И. Готовцев).

УТВЕРЖДЕНО приказом Союзводоканалниипроекта Госстроя СССР от 08.08.86 г. № 233

Содержит указания по определению толщин стенок стальных подземных трубопроводов наружных сетей водоснабжения и канализации в зависимости от расчетного внутреннего давления, прочностных характеристик сталей труб и условий прокладки трубопроводов.

Даны примеры расчета, сортамента стальных труб и указания по определению внешних нагрузок на подземные трубопроводы.

Для инженерно-технических, научных работников проектных и научно-исследовательских организаций, а также для преподавателей и студентов средних и высших учебных заведений и аспирантов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации составлено к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения и СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения.

Пособие распространяется на проектирование подземных трубопроводов диаметром от 159 до 1620 мм, прокладываемых в грунтах с расчетным сопротивлением не менее 100 кПа, транспортирующих воду, бытовые и промышленные сточные воды при расчетном внутреннем давлении, как правило, до 3 МПа.

Применение стальных труб для указанных трубопроводов допускается в условиях, определенных п. 8.21 СНиП 2.04.02-84.

1.2. В трубопроводах следует применять стальные сварные трубы рационального сортамента по стандартам и техническим условиям, указанным в прил. 1. Допускается по предложению заказчика применять трубы по ТУ, указанным в прил. 2.

Для изготовления фасонных частей методом гнутья должны применяться только бесшовные трубы. Для фасонных частей, изготовляемых методом сварки, могут применяться те же трубы, что и для линейной части трубопровода.

1.3. С целью уменьшения расчетных толщин стенок трубопроводов в проектах рекомендуется предусматривать мероприятия, направленные на снижение воздействия внешних нагрузок на трубы: отрывку траншей предусматривать по возможности с вертикальными стенками и минимально допустимой шириной по дну; укладку труб предусматривать на спрофилированное по форме трубы грунтовое основание или с контролируемым уплотнением грунта засыпки.

1.4. Трубопроводы должны подразделяться на отдельные участки по степени ответственности. Классы по степени ответственности определяются п. 8.22 СНиП 2.04.02-84.

1.5. Определение толщин стенок труб производится на основании двух раздельных расчетов:

статического расчета на прочность, деформацию и устойчивость на воздействие внешней нагрузки с учетом образования вакуума; расчета на внутреннее давление при отсутствии внешней нагрузки.

Расчетные приведенные внешние нагрузки определяются по прил. 3 для следующих нагрузок: давление грунта и грунтовой воды; временных нагрузок на поверхности земли; веса транспортируемой жидкости.

Расчетное внутреннее давление для стальных трубопроводов подземной прокладки принимается равным наибольшему возможному по условиям эксплуатации давлению па различных участках (при наиболее невыгодном режиме работы) без учета его повышения при гидравлическом ударе.

1.6. Порядок определения толщин стенок, выбора марок, групп и категорий сталей по данному Пособию.

Исходными данными для расчета являются: диаметр трубопровода ; класс по степени ответственности; расчетное внутреннее давление ; глубина заложения (до верха труб) ; характеристика грунтов засыпки (условная группа грунтов определяется по табл. 1 прил. 3).

Для расчета весь трубопровод должен быть разбит на отдельные участки, для которых все перечисленные данные постоянны.

По разд. 2 производится выбор марки, группы и категории стали труб и на основании этого выбора по разд. 3 устанавливается или вычисляется значение расчетного сопротивления стали . Толщина стенки труб принимается большей из двух значений, полученных расчетом на внешние нагрузки и внутреннее давление, с учетом сортаментов труб, приведенных в прил. 1 и 2.

Выбор толщины стенки при расчете на внешние нагрузки, как правило, производится по таблицам, приведенным в разд. 6. Каждая из таблиц для заданного диаметра трубопровода, класса по степени ответственности и типа грунта засыпки дает соотношения между: толщиной стенки; расчетным сопротивлением стали , глубиной заложения и способом укладки труб (тип основания и степень уплотнения грунтов засыпки - рис. 1).

Рис. 1. Способы опирания труб на основание

а - плоское грунтовое основание; б- спрофилированное грунтовое основание с углом охвата 75°; I - с песчаной подушкой; II- без песчаной подушки; 1 - засыпка местным грунтом без уплотнения; 2 - засыпка местным грунтом с нормальной или повышенной степенью уплотнения; 3 - естественный грунт; 4 - подушка из песчаного грунта

Пример пользования таблицами дан в прил. 4.

Если исходные данные не удовлетворяют следующим данным: м; МПа; временная нагрузка - НГ-60; укладка труб в насыпи или траншее с откосами, необходимо проводить индивидуальный расчет, включающий в себя: определение расчетных приведенных внешних нагрузок по прил. 3 и определение толщины стенки по расчету на прочность, деформацию и устойчивость по формулам разд. 4.

Пример такого расчета дан в прил. 4.

Выбор толщины стенки при расчете на внутреннее давление производится по графикам разд. 5 или по формуле (6) разд. 4. Эти графики показывают соотношения между величинами: и позволяют определить любое из них при известных остальных величинах.

Пример пользования графиками дан в прил. 4.

1.7. Внешняя и внутренняя поверхность труб должна защищаться от коррозии. Выбор методов защиты необходимо производить в соответствии с указаниями п. п. 8.32-8.34 СНиП 2.04.02-84. При применении труб с толщиной стенки до 4 мм независимо от коррозионной активности транспортируемой жидкости рекомендуется предусматривать защитные покрытия внутренней поверхности труб.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАРОК, ГРУПП И КАТЕГОРИЙ

СТАЛЕЙ ТРУБ

2.1. При выборе марки, группы и категорий стали следует учитывать поведение сталей и их свариваемость при низких температурах наружного воздуха, а также возможность экономии стали за счет применения высокопрочных тонкостенных труб.

2.2. Для наружных сетей водоснабжения и канализации рекомендуется, как правило, применять следующие марки сталей:

для районов с расчетной температурой наружного воздуха ; углеродистую по ГОСТ 380-71* - ВСт3; низколегированную по ГОСТ 19282-73* - типа 17Г1С;

для районов с расчетной температурой наружного воздуха ; низколегированную по ГОСТ 19282-73* - типа 17Г1С; углеродистую конструкционную по ГОСТ 1050-74**-10; 15; 20.

При применении труб в районах с в заказе стали должно быть оговорено минимальное значение ударной вязкости 30 Дж/см (3 кгс·м/см) при температуре -20°С.

В районах с низколегированную сталь следует применять, если это приводит к более экономичным решениям: снижение расхода стали или снижение трудозатрат (за счет ослабления требований по укладке труб).

Углеродистые стали могут применяться следующих степеней раскисления: спокойная (сп) - в любых условиях; полуспокойная (пс) - в районах с для всех диаметров, в районах с для диаметров труб не более 1020 мм; кипящая (кп) - в районах с и при толщине стенки не более 8 мм.

2.3. Допускается применение труб из сталей других марок, групп и категорий в соответствии с табл. 1 и другими материалами настоящего Пособия.

При выборе группы углеродистой стали (кроме основной рекомендуемой группы В по ГОСТ 380-71* следует руководствоваться следующим: стали группы А могут применяться в трубопроводах 2 и 3 класса по степени ответственности с расчетным внутренним давлением не более 1,5 МПа в районах с ; стали группы Б могут применяться в трубопроводах 2 и 3 класса по степени ответственности в районах с ; стали группы Д могут применяться в трубопроводах 3 класса по степени ответственности при расчетном внутреннем давлении не более 1,5 МПа в районах с .

Таблица 1

Класс по

Расчетная температура наружного воздуха, °С

Нормативный документ

, мм

степени ответственности трубопровода

ГОСТ 10705-80*, сортамент по ГОСТ 10704-76*

До 530

2 и 3

БСт3кп (<8), СТ3кп3(<8), БСт3пс (>8), СТ3пс3 (>8)

ВСт3пс2

ВСт3пс3,20сп

ВСт3сп,20сп

10сп,15сп,20сп

ГОСТ10706-76* сортамент по ГОСТ 10704-76*

426-1620

1-3

ВСт3кп2 (<8), ВСт3пс2 (>8)

ВСт3пс2 (<10), ВСт3сп2 (>10)

ВСт3сп3-4

ВСт3сп4

ГОСТ 8696-74*

До 1620

1-3

ВСт3 категории 2-3,ВСт3кп (<8), типа17Г1С

ВСт3 категории 2-3

Типа 17Г1С, ВСт3сп3

Типа 17Г1С

Типа 17Г1С

ТУ 102-39-84

-

2 и 3

БСт3 (<5),Ст3кп (<8), Ст3пс3 (>8)

СТ3пс3 (>8)

ВСт3пс2

ВСт3сп2

-

ТУ 14-3-377-75

219-426

1 и 2

ВСт3сп

ВСт3сп

ВСт3сп, 20сп

ВСт3сп, 20сп

20сп

ТУ 14-3-1209-83

530-1420

1 и 2

ВСт2пс, ВСт3пс 1-4

ВСт3пс2, типа 17Г1С

ВСт3сп3, типа 17Г1С

ВСт3сп 3-4, типа 17Г1С

Типа 17Г1С

ТУ 14-3-684-77

530-1420

1 и 2

ВСт3пс2,

ВСт3пс2 (<10),

20,

Типа 17Г1С,

Типа 17Г1С,

ВСт3сп2

ВСт3сп2 (>10),

типа 17Г1С,

20,

20сп,

типа 17Г1С

К45, К52

К45, К52

К45, К52

ТУ 14-3-943-80

219-530

1 и 2

ВСт3пс2,

ВСт3пс2 (<10),

ВСт3пс3,

ВСт3сп3 (по требованию)

-

ВСт3сп2,

ВСт3сп2 (>10),

ВСт3сп3 (по требованию)

ВСт3пс3

ВСт3пс3 (<10)

ТУ 14-3-721-78

820-1220

1-3

17Г1С,

17Г1С,

17Г2СФ

17Г2СФ

Примечания: 1. Трубы по ТУ 102-39-84, не имеющие внутреннего защитного покрытия, могут применяться для временных трубопроводов, а также для транспортирования воды, подвергнутой стабилизационной обработке.

2. Для трубопроводов, сооружаемых в районах с расчетной температурой ниже -40°С, следует, как правило, применять трубы из низколегированных марок сталей типа 17Г1С.

3. В скобках указаны толщины стенок труб, мм.

3. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ И ТРУБ

3.1. Расчетное сопротивление материала труб определяется формулой

(1)

где - нормативное сопротивление растяжению металла труб, равное минимальному значению предела текучести , нормируемого стандартами и техническими условиями на изготовление труб; - коэффициент надежности по материалу; для прямошовных и спиральношовных труб из низколегированной и углеродистой стали - равный 1,1.

3.2. Для труб групп А и В (с нормируемым пределом текучести) расчетное сопротивление следует принимать по формуле (1).

3.3. Для труб групп Б и Д (без нормируемого предела текучести) величина расчетного сопротивления должна быть не более величин допускаемых напряжений , которые принимаются для вычисления величины заводского испытательного гидравлического давления по ГОСТ 3845-75*.

В случае, если величина оказывается больше , то за расчетное сопротивление принимают величину

(2)

где - величина заводского испытательного давления; - толщина стенки трубы.

3.4. Прочностные показатели труб, гарантируемые стандартами на их изготовление, приведены в табл. 2-4.

Таблица 2

Термически обработанные трубы по ГОСТ 10705-80*

Термически обработанные трубы по ГОСТ 10705-80*

Марки стали

Временное сопротивление , МПа (не менее)

Предел текучести , МПа (не менее)

Марки стали

Временное сопротивление , МПа (не менее)

08, 08пс, 10кп

314

196

08пс, 08кп, 08, 10пс,10, Ст2кп, ВСт2кп

314

10, 10 пс, 15, 15кп,15пс, 20кп, Ст2пс,Ст2кп, Ст2пс, ВСт2сп,ВСт2пс, ВСт2кп

333

206

СТ2сп, Ст2пс, ВСт2сп, ВСт2пс, 15пс, 15кп, 20, 20пс, 20кп

333

ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3кп

372

225

Ст2сп, Ст3пс, Ст3кп, ВСт3кп, ВСт3сп,ВСт3пс

353

Ст4сп, Ст4пс, ВСт4сп, ВСт4пс, ВСт4кп,20, 20пс

412

245

Ст4сп, Ст4пс, Ст4кп, ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт4кп

402

Примечание. Показатель для труб диаметром 203-530 мм включительно, прошедших термообработку сварного соединения, аналогичен показателю для термически необработанных труб.